WO2010073951A1 - 船舶用排熱回収システムの制御方法及び制御装置 - Google Patents

船舶用排熱回収システムの制御方法及び制御装置 Download PDF

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exhaust gas
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power
exhaust
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鍵本良実
太田裕二
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a control method and a control device for an exhaust heat recovery system for a ship, and in particular, a control method for an exhaust heat recovery system for a ship that changes the operating state of an auxiliary generator based on the amount of heat stored in an exhaust gas economizer. And a control device.
  • the exhaust heat recovery system Since the exhaust heat recovery system generates power from the exhaust heat of the ship's main drive (engine) and covers the power in the ship, if the load (inboard power demand) decreases rapidly, the generated power becomes surplus. . Therefore, there is a risk that the rotation of the steam turbine and the gas turbine will rise and be damaged. On the other hand, if the engine stops suddenly, power will be insufficient, and in the worst case, the ship will be blacked out.
  • the exhaust gas of the ship's main drive diesel engine
  • the surplus steam generated by the exhaust gas economizer is discharged to the condenser as it is.
  • the backup diesel generator can be cut off by cutting off the low-necessity power load against the sudden drop in power generation. Is waiting to start up and start supplying power.
  • the amount of power generated by the exhaust heat recovery system decreases before the power supply by the diesel generator is started, there is a problem that a power failure is inevitable.
  • Fig. 7 shows changes over time in ship power due to a sudden stop of the main drive (engine).
  • Inboard power is supplied by a shaft generator driven by the power of the main drive (engine), a generator (main generator) driven by the power of the gas turbine and steam turbine, and a backup diesel generator (auxiliary generator).
  • a shaft generator driven by the power of the main drive (engine)
  • main generator driven by the power of the gas turbine and steam turbine
  • auxiliary generator auxiliary generator
  • FIG. 7 shows the main drive machine (the main generator is also stopped because it is driven by the exhaust gas of the main drive).
  • the state of power reduction in the ship after the stop is shown in time series
  • ST in the figure I the change in power generation amount of the main generator corresponding to the rotation speed of the steam turbine
  • GT is the change in power generation amount of the main generator corresponding to the rotation speed of the gas turbine
  • DG is the backup diesel generator (change in the start power generation amount of the DG)
  • the decrease in the amount of power generated by the generator (main generator) driven by the power of the gas turbine and the steam turbine is faster for the gas turbine (GT), but slower for the steam turbine (ST).
  • heat storage amount the amount of heat stored in the exhaust gas economizer (hereinafter referred to as heat storage amount) varies depending on the operating conditions in general control. Therefore, if the amount of heat stored above a certain level is stored when a sudden drop in the amount of power generated by the generator (main generator) occurs, the backup diesel generator (DG) The required power generation amount can be maintained until the start-up, that is, the rise time of the backup diesel generator indicated by arrow S (the time S until load operation that contributes to the power generation of the auxiliary generator), but the amount of livestock heat Q is small. If this happens, the necessary power generation amount (the power generation amount corresponding to the minimum required power amount in the ship necessary for safety to avoid power failure) will be interrupted, and the power failure will occur.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 3804693 discloses an invention that controls and suppresses the occurrence of control delay by paying attention to the coolant temperature associated with increase or decrease in the amount of exhaust heat recovery.
  • a load-side circulating water temperature sensor that is provided downstream of the exhaust heat recovery load of the load-side circulating pipe and measures the temperature of the load-side circulating water flowing therethrough, and the load-side circulating water temperature sensor.
  • a waste heat recovery amount detecting means for comparing the temperature of the load side circulating water and the first set temperature and outputting a heat radiation signal when the temperature of the load side circulating water is equal to or higher than the first set temperature;
  • a flow state detection means provided in the circulation pipe for detecting whether the flow state of the load side circulating water is a predetermined flow state or an abnormal flow state other than that and outputting a heat radiation signal along with the detection of the abnormal flow state; Based on the heat dissipation signal, the cooling water temperature sensor A holding means for outputting a heat radiation signal until the measured temperature of the cooling water by the heater becomes lower than the second set temperature, and the engine rated the valve opening degree of the heat radiation amount changing means in response to the heat radiation signal.
  • the preset valve opening is set to an opening smaller than the valve opening through which the amount of cooling water to be supplied to the heat dissipation heat exchanger flows.
  • the heat radiation amount changing means is controlled so that the heat radiation amount increases as the measured temperature increases.
  • Feedback side control means for outputting a control output and the control output from the feedforward side control means and the control output from the feedback side control means are added by the control output. It is configured to control the heat dissipation amount changing means.
  • Patent Document 1 the exhaust heat recovery system disclosed in Patent Document 1 is controlled by paying attention to the temperature of the cooling water, and does not focus on the amount of heat (heat storage amount) stored in the exhaust gas economizer of the ship. .
  • the present invention has an object to provide a control method and a control device for an exhaust heat recovery system capable of preventing a power outage in a ship against a sudden load change of a main drive machine. To do.
  • an exhaust gas economizer in which exhaust gas generated in a ship's main drive (engine) is guided through a supercharger, and a steam turbine that obtains power from the steam generated in the exhaust gas economizer
  • a gas turbine that drives the generator together with the steam turbine, and an auxiliary generator that supplements the ship's power with the amount of power generated by the generator, and supplies a part of the exhaust gas generated by the main drive to the gas turbine
  • the current heat storage amount Q and the reference heat amount Qmin are compared, and the operation state of the auxiliary generator is stopped, standby or
  • the exhaust gas economizer is a device unique to a ship, for example, installed in a chimney of a ship, for example, a dense heat exchange pipe is installed in the chimney, water is passed through it, and work is performed in the main drive engine.
  • This is a device that exchanges heat of exhaust gas that has been generated to generate steam or heat water.
  • the current heat storage amount Q of the exhaust gas economizer is “cooling water (amount, temperature) injected into the exhaust gas economizer from the cooler (reference numeral 20 in FIG. 1), exhaust gas (amount, temperature) from the supercharger 22”.
  • Auxiliary generator refers to an auxiliary generator body that is directly or indirectly connected to a drive machine (for example, a diesel engine) for driving the auxiliary generator body.
  • Stopping the machine and waiting for the auxiliary generator means a state in which the connection between the drive machine and the auxiliary generator body is released (idling operation), and further, the drive operation of the auxiliary generator means the drive machine and the auxiliary power generation. This means that the machine main body is connected and the energy on the drive machine side is transmitted to the auxiliary generator main body side.
  • the current heat storage amount Q and the reference heat amount Qmin are compared, and based on the comparison result, the heat amount Q stored in the exhaust gas economizer is increased so as to be larger than the reference heat amount Qmin.
  • the auxiliary generator can be started before interrupting the necessary power even if the output of the main drive suddenly drops. Necessary power generation amount (power generation amount corresponding to the minimum necessary power amount in the ship necessary for safety in order to avoid power outage) can be secured, and power outage (blackout) in the ship can be avoided.
  • the current heat storage amount Q is larger than the reference heat amount Qmin, and further, a time from when the main drive stops to when the auxiliary generator is stopped can be secured.
  • the first specific example is that the auxiliary generator is stopped when the current heat quantity Q stored in the exhaust gas economizer is larger than the heat storage quantity Q stop that can be performed (Q ⁇ Q stop > Q min ). As a result, the necessary power generation amount can be maintained without surplus power in the ship, so that the auxiliary generator is prevented from being wasted.
  • the amount of heat Q stored in the exhaust gas economizer is less than the amount of stored heat Q stop , and the time required until the main drive stops and the auxiliary generator is ready to generate power can be secured.
  • the auxiliary generator is set in a standby state when the heat storage amount Q stby is greater than the allowable amount. (Q stop > Q ⁇ Q stby > Q min ) In this way, the rise time can be shortened by placing the auxiliary generator in the standby state, so that a power failure in the ship can be avoided even if the output of the main drive machine suddenly drops.
  • a third specific example is that the auxiliary generator is operated when the amount of heat Q stored in the exhaust gas economizer is lower than the stored heat amount Q stop and lower than the stored heat amount Q stby .
  • the auxiliary generator is immediately operated from a standby state to avoid a power failure in the ship.
  • the basic invention is 1. Even if the main drive stops (rapid reduction of the main generator due to a sudden reduction in exhaust gas energy), power generation corresponding to the minimum required power in the ship necessary for safety can be obtained quickly in order to avoid power outages In addition, it is possible to control the operation of the auxiliary generator during normal operation of the main drive machine (before sudden stop) so that the amount of heat Q stored in the exhaust gas economizer does not become “Q min ⁇ Q”. This is the gist of the invention. In this case, the amount of heat Q stored in the exhaust gas economizer is calculated or estimated during normal operation of the main drive machine, and it is determined whether the calculated or estimated Q is in the following 2 to 4 states. And 2.
  • the basic invention further includes a bypass line that bypasses the gas turbine and supplies a part of the exhaust gas generated by the main drive to the exhaust gas economizer without passing through the gas turbine, and the bypass line is disposed in the bypass line.
  • a bypass valve for increasing or decreasing the flow rate of the exhaust gas and adding an invention for adjusting the opening degree of the bypass valve so that the heat quantity Q stored in the exhaust gas economizer is larger than the reference heat quantity Qmin (second) Invention).
  • the amount of heat Q stored in the exhaust gas economizer is larger than the amount of heat stored Q stop that can secure the time from when the main drive stops to when the auxiliary generator is stopped to a state where power generation is possible.
  • Sometimes lowering the opening of the bypass valve is a specific example of the second invention. Thereby, required electric power can be maintained, without making inboard electric power surplus.
  • the amount of heat Q stored in the exhaust gas economizer is smaller than the amount of heat stored Q stop that can secure the time from when the main drive stops to when the auxiliary generator is stopped to the state where power generation is possible.
  • Increasing the degree of opening of the bypass valve is a second specific example of the second invention.
  • the amount of heat Q stored in the exhaust gas economizer can be increased to increase the heat recovery in the steam turbine. This increases the time during which the main drive can be stopped, resulting in fuel saving.
  • An exhaust gas economizer in which exhaust gas generated in a ship's main drive is guided through a supercharger, a steam turbine that obtains power from steam generated in the exhaust gas economizer, and a generator is driven together with the steam turbine
  • a gas turbine and an auxiliary generator that supplements the ship's power with the amount of power generated by the generator, and a part of the exhaust gas generated by the main drive unit is supplied to the gas turbine, and the exhaust gas discharged from the gas turbine
  • the means for obtaining the reference heat quantity Qmin required to maintain the operation state of the auxiliary generator is stopped, standby or operated so that the heat quantity
  • the auxiliary generator control means includes a bypass valve adjusting means for adjusting an opening degree of the bypass valve so that a heat quantity Q stored in the exhaust gas economizer is larger than the reference heat quantity Qmin.
  • a bypass valve adjusting means is provided for adjusting the opening degree of the bypass valve so that the heat quantity Q stored in the exhaust gas economizer is larger than the reference heat quantity Qmin.
  • the heat storage amount of the exhaust gas economizer is kept constant so that the ship does not power out. It is possible to provide a control method and a control apparatus for an exhaust heat recovery system that can be maintained as described above (paragraph change) and can prevent a power outage in the ship against a sudden load change of the main drive.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a control logic operation according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the power system of a ship incorporating the exhaust heat recovery system, to which Embodiments 1 and 2 of the present invention are applied.
  • the exhaust heat recovery system shown in FIG. 1 includes an engine 18 that propels a ship, a shaft generator 16 that is started by the engine 18, a propeller 14 that is rotated by the output of the engine 18, and an air that compresses air supplied to the engine 18.
  • the power generator 22 includes a cooler 20 that cools air from the supercharger 22, and an inboard power 2 that is supplemented by the shaft generator 16, the generator 6, and the auxiliary generator 4.
  • the exhaust heat recovery system of the present invention may have a configuration in which the shaft generator 16 is not provided.
  • the present invention includes an exhaust gas economizer 24, and supplies exhaust gas discharged from the engine 18 to the exhaust gas economizer 24 via the supercharger 22 or the gas turbine 10, and is generated in the exhaust gas economizer 24.
  • the steam turbine 8 is driven by steam, and the generator 6 is rotated together with the power of the gas turbine 10.
  • a broken line in FIG. 1 is a steam / water line.
  • the steam is returned to water by a condenser 12 provided at the rear stage of the steam turbine 8, and the water cools the heat of the cooler 20 and the wall of the engine 18. After warming with heat, it is supplied to the exhaust gas economizer 24 to evaporate to produce steam.
  • the auxiliary generator 4 functions as a backup diesel generator (DG) in which the diesel internal combustion engine is connected to the generator main body, and is in a stop operation state in which the diesel internal combustion engine is stopped, and the connection between the generator main body and the diesel internal combustion engine is released. And only the diesel internal combustion engine is driven and the generator main body does not rotate (generally, idle operation at a low speed), and a standby operation state in which the generator main body and the diesel internal combustion engine are connected to generate power. There is. During the actual driving operation of the auxiliary generator 4, the minimum required power amount in the ship necessary for safety or more in order to avoid a power failure is generated and output.
  • DG backup diesel generator
  • a Q estimation circuit 32 that estimates the current heat storage amount Q of the exhaust gas economizer 24 from the temperature Tg, a comparator 33 that compares the current heat storage amount Q and the reference heat amount Q min, and a comparison result from the comparator 33 is a determination circuit. 3, and a predetermined driving state is selected by the auxiliary generator operation control means 35 and the bypass valve opening degree control means 36 under the control of the determination circuit 3.
  • the auxiliary generator operation control means 35 controls the operation of the auxiliary generator during normal operation of the main drive machine (before sudden stop), and the amount of heat Q stored in the exhaust gas economizer becomes “Q min ⁇ Q”.
  • the operation state of the auxiliary generator 4 is selected from stop, standby or operation, and a detection sensor (not shown) for detecting whether or not the main drive engine (engine 18) is suddenly stopped is provided on the engine side.
  • the auxiliary generator is forcibly activated (actual drive) at the time of switching to a sudden stop based on the detection signal.
  • the bypass valve opening control means 36 looks at the demand from the ship's electric power and fully opens / or controls the opening of the bypass valve 11 to control the main drive (diesel engine) of the ship.
  • the exhaust gas is bypassed to escape, and the current heat storage amount Q estimated at that time is compared with Q stop and the control described later shown in FIG. 6 is performed.
  • P min Minimum required amount of power in ship necessary for safety to avoid power outage
  • S stop State in which power can be generated from the state where the auxiliary generator is stopped (starting and reaching the driving load corresponding to required power Pmin)
  • S stby Time until the auxiliary generator reaches a state where it can generate power from the idling state (from the idle state until it reaches the driving load corresponding to the required power Pmin after actual driving)
  • Q stop the amount of heat storage that can be secured for S stop or more after the engine is stopped until the power generation amount P s of the steam turbine interrupts
  • P min Q stby the power generation amount P s of the steam turbine after the engine stops The amount of heat that can be stored for S stby or more until min is interrupted
  • the auxiliary generator is a backup diesel generator (DG)
  • the vertical axis is the backup time of the auxiliary generator
  • the horizontal axis is the heat storage amount of the exhaust gas economizer
  • FIG. 3 shows the change over time in ship power due to the sudden stop of the engine according to the first embodiment (more specifically, the figure shows the state of reduction in ship power after the main drive (main generator) is stopped in time series.
  • ST is a change in the amount of power generated by the main generator corresponding to the steam turbine speed
  • GT is a change in the amount of power generated by the main generator corresponding to the gas turbine speed
  • DG is a backup diesel generator (starting power generation of DG)
  • the inboard power is supplied by a shaft generator driven by engine power, a generator driven by the power of a gas turbine and a steam turbine, and a backup diesel generator (auxiliary generator).
  • auxiliary generator auxiliary generator
  • control is performed so as to advance the rise time of the auxiliary generator (DG) indicated by the arrow S in FIG. Specifically, in order to start up the auxiliary generator before interrupting the minimum required power capacity Pmin in the ship necessary for safety in order to avoid a power outage, control is performed by paying attention to the heat storage amount Q stored in the exhaust gas economizer .
  • the calculation or estimation method of the heat storage amount Q has been described above.
  • Q the amount of heat stored in the exhaust gas economizer (heat storage amount)
  • Q min the amount of heat required to maintain the required power (P min ) until the auxiliary generator start-up time.
  • step S1 the current heat storage amount Q of the exhaust gas economizer is estimated from the steam temperature Ts or the exhaust gas outlet temperature Tg.
  • the steam temperature Ts and the exhaust gas outlet temperature Tg are temperatures measured on the outlet side of the exhaust gas economizer 24 as shown in FIG.
  • the current heat storage amount Q may be estimated by measuring the metal temperature of the exhaust gas economizer pipe or the like.
  • step S2 the current heat storage amount Q estimated in step S1 as compared with Q stop, when satisfying Q> Q stop, stopping the auxiliary generator at step S3.
  • the time is counted in step S4, and then the process returns to step S1.
  • step S5 If Q> Q stop is not satisfied in step S2, Q and Q stby are compared in step S5.
  • the auxiliary generator is set in an idling state in step S6, the time is counted in step S4, and then the process returns to step S1.
  • the auxiliary generator is caused to generate power in step S7, time is counted in step S4, and then the process returns to step S1.
  • the exhaust heat recovery system in the present embodiment is shown in FIG. 1, the description of the configuration is omitted as in the first embodiment. Since power is generated from the exhaust heat of the ship's main drive (engine) to cover the power in the ship, if the load (inboard power demand) decreases rapidly, the generated power becomes surplus. Therefore, there is a risk that the rotation of the gas turbine will rise and be damaged. Therefore, regarding the above-described surplus prevention of the generated electric power, the bypass valve opening control means 36 looks at the demand from the ship's electric power and fully opens / or controls the opening of the bypass valve 11 to control the main drive (diesel engine) of the ship.
  • FIG. 5 shows the change over time of the inboard power due to the sudden stop of the engine.
  • ST in the figure is a change in the power generation amount of the main generator corresponding to the steam turbine speed, GT.
  • DG is a backup diesel generator (a change in the amount of start-up generated power of the DG)
  • the steam turbine is a gas turbine for the amount of heat stored in the exhaust gas economizer. Therefore, in this embodiment, control is performed so that the required power P min is maintained until the rise time of the auxiliary generator indicated by the arrow S in FIG.
  • the amount of heat (heat storage amount) stored in the exhaust gas economizer is Q
  • the amount of heat necessary to maintain the necessary power Pmin until the start-up time of the auxiliary generator is Qmin .
  • Q min is obtained from the power load in the ship and the standby state of the auxiliary generator such as stop and idling.
  • step S11 the current heat storage amount Q of the exhaust gas economizer is estimated from the steam temperature Ts or the exhaust gas outlet temperature Tg.
  • step S12 the current heat storage amount Q estimated in step S11 is compared with Q stop, when satisfying Q> Q stop, reducing the bypass valve opening at step S13.
  • the bypass valve is the gas turbine bypass valve 11 shown in FIG. 1, and is a bypass valve provided to supply exhaust gas discharged from the engine 18 to the exhaust gas economizer 24 without passing through the gas turbine 10.
  • the auxiliary generator is stopped in step S14, the time is counted in step S15, and the process returns to step S11.
  • step S12 If Q> Q stop is not satisfied in step S12, Q and Q stby are compared in step S16.
  • Q stop > Q> Q stby is satisfied in step S16, it is determined in step S17 whether or not the gas turbine bypass valve 11 is fully opened. If the gas turbine bypass valve 11 is fully open, the auxiliary generator is set in an idling state in step S18, the time Sstby is counted in step S15, and the process returns to step S11 to reach the necessary power generation amount Pmin. .
  • step S19 it is determined in step S19 whether the gas turbine bypass valve 11 is fully opened. If the gas turbine bypass valve 11 is fully open, after the auxiliary generator is driven in step S20 (driving the backup diesel engine and connected to the generator body) to generate power, and after counting the time S stop in step S15 Returning to step S11, the required power generation amount Pmin is reached. On the other hand, if the gas turbine bypass valve 11 is not fully opened in step S17 and step S19, the bypass valve opening is increased in step S21, the time is counted in step S15, and then the process returns to step S11 to reach the required power generation amount Pmin.
  • the operation state of the auxiliary generator is changed to stop, standby, and power generation operation so that Q> Q min .
  • the opening of the gas turbine bypass valve is opened to increase the heat recovery in the steam turbine, and the power generation amount of the gas turbine and the steam turbine is increased. Increase the ratio. Therefore, as shown in FIG. 5, the required power until the auxiliary generator rises can be maintained, and a power failure in the ship can be avoided. Moreover, since the time which can stop an auxiliary generator increases, it becomes fuel-saving.
  • the present invention it is possible to prevent a power failure in the ship against a sudden load change of the main drive machine, which is beneficial when applied to a control method and a control device of an exhaust heat recovery system.

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Abstract

急激な主駆動機の負荷変化に対して船内の停電を防止することができる排熱回収システムの制御方法及び制御装置を提供する。船の主駆動機にて発生した排ガスの一部をガスタービンに供給し該ガスタービンで排出される排ガスの熱量を排ガスエコノマイザーへ導く排熱回収システムの制御方法及び制御装置において、前記排ガスエコノマイザーの熱エネルギ検知信号に基づいて推定若しくは演算された現在蓄熱量Ｑと、　前記補助発電機の運転状態と船内の負荷電力に基づいて該補助発電機の起動時間まで必要電力を維持するのに必要な基準熱量Ｑｍｉｎとを求めた後に、前記現在蓄熱量Ｑと前記該基準熱量Ｑｍｉｎとを比較し、該比較結果に基づいて前記補助発電機の運転状態を停止、待機若しくは駆動運転の何れかから選択する

Description

船舶用排熱回収システムの制御方法及び制御装置
　本発明は、船舶用の排熱回収システムの制御方法及び制御装置にかかわり、特に、排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量に基づいて補助発電機の運転状態を変化させる船舶用排熱回収システムの制御方法及び制御装置に関する。
　従来、船舶用排熱回収システムとして、エンジンの排ガスを利用して排ガスエコノマイザーを設けて主駆動機関で仕事が済んだ排ガスの熱量を熱交換させて蒸気タービンを駆動して発電するシステムや、エンジンに軸発電機を設けて該エンジンの出力で軸発電機を回転させ船内負荷電力の賄うシステムがある。このような排熱回収システムは船舶の省エネ化技術として従来から提案されている。
　前記排熱回収システムは、船の主駆動機（エンジン）の排熱から発電して船内の電力を賄っているため、負荷（船内電力需要）が急激に減少すると、発電した電力が余剰になる。そのため、蒸気タービン、ガスタービンの回転が上昇して損傷する危険がある。
　一方、エンジンが急停止すると電力が不足し、最悪の場合は船内が停電（ブラックアウト）する。
　上述した発電した電力の余剰防止に関しては、船の主駆動機（ディーゼルエンジン）の排ガスをバイパスして逃がしたり、排ガスエコノマイザーで発生した蒸気の余剰分をそのまま凝縮器へ放出したりして発電量を抑える対策を取ることができるが、エンジンが急停止することにより電力が不足する場合は、発電量の急激な低下に対して必要度の低い電力負荷を遮断してバックアップ用のディーゼル発電機が起動して電力供給を始めるのを待つことが行われる。しかし、ディーゼル発電機による電力供給が開始されるまでに排熱回収システムの発電量が低下すると停電が避けられないという問題があった。
　図７に主駆動機（エンジン）の急停止による船内電力の経時変化を示す。船内電力は、主駆動機（エンジン）の動力による軸発電機と、ガスタービン及び蒸気タービンの動力によって駆動する発電機（主発電機）と、バックアップ用のディーゼル発電機（補助発電機）によって供給されるが、ここではエンジンの急停止により軸発電機と発電機からの電力が停止若しくは低下する場合について説明する。
　図７（図７は主駆動機（主発電機も主駆動機の排ガスで駆動しているために併せて停止する。）停止後の船内電力の低減状態を時系列的に示し、図中ＳＴは蒸気タービン回転数に対応する主発電機の発電量変化、ＧＴはガスタービン回転数に対応する主発電機の発電量変化、ＤＧは、バックアップ用ディーゼル発電機（ＤＧの起動発電量変化）に示すように、前記ガスタービン及び蒸気タービンの動力によって駆動する発電機（主発電機）の発電量の低下はガスタービン（ＧＴ）が早いのに対して蒸気タービン（ＳＴ）は遅い。これは、排熱回収システムに備えられる排ガスエコノマイザーの熱容量が大きいためである。この排ガスエコノマイザーに蓄えられている熱量（以下蓄熱量という）は、一般の制御では運転条件によって異なり、大きかったり小さかったりする。よって、発電機（主発電機）の発電量の急激な低下が発生したときに一定以上の蓄熱量が蓄えられていた場合にはバックアップ用ディーゼル発電機（ＤＧ）の起動まで、すなわち矢印Ｓに示すバックアップ用ディーゼル発電機の立ち上がり時間（補助発電機の発電に寄与する負荷運転するまでの時間Ｓ）まで必要な発電量を維持できる。しかし、前記畜熱量Ｑが小さかった場合には必要発電量（停電を回避するために保安上必要な船内の最低必要電力量に対応する発電量）を割り込み、停電してしまう。
　そこで、発電機（前記主発電機に対応する）の発電量の急な変動に起因する停電を防止するための制御を行うことが考えられる。例えば、特許文献１（特許第３８０４６９３号公報）には、排熱回収量の増減に伴う冷却水の水温に着目して制御遅れの発生を抑制して制御する発明が開示されており、詳しくは、負荷側循環配管の前記排熱回収負荷よりも下流側に設けられて、そこを流れる負荷側循環水の温度を測定する負荷側循環水温度センサと、前記負荷側循環水温度センサで測定される負荷側循環水の温度と第１の設定温度とを比較して負荷側循環水の温度が第１の設定温度以上のときに放熱信号を出力する排熱回収量検出手段と、前記負荷側循環配管に設けられて、負荷側循環水の流動状態が所定の流動状態かそれ以外の異常流動状態かを検出して異常流動状態の検出に伴って放熱信号を出力する流動状態検出手段と、前記放熱信号に基づいて、前記冷却水温度センサによる冷却水の測定温度が第２の設定温度よりも低くなるまで放熱信号を出力させるホールド手段と、前記放熱信号に応答して、前記放熱量変更手段の弁開度を、前記エンジンが定格運転し、かつ、前記排熱回収負荷の排熱需要が零のときに前記放熱用熱交換器に供給すべき冷却水量を流す弁開度よりも小さい開度に予め設定した設定弁開度になるように制御出力を出すフィードフォワード側制御手段と、前記冷却水温度センサによる冷却水の測定温度に基づいて、その測定温度が高くなるほど放熱量が増大するように前記放熱量変更手段を制御する制御出力を出すフィードバック側制御手段とを備え、前記フィードフォワード側制御手段からの制御出力と前記フィードバック側制御手段からの制御出力とを加算した制御出力によって前記放熱量変更手段を制御するように構成している。
　しかしながら、前記特許文献１に開示される排熱回収システムは、冷却水の水温に着目して制御しており、船舶の排ガスエコノマイザーに蓄えられている熱量（蓄熱量）に着目したものではない。
特許第３８０４６９３号公報
　そこで、本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、急激な主駆動機の負荷変化に対して船内の停電を防止することができる排熱回収システムの制御方法及び制御装置を提供することを課題とする。
　かかる課題を解決するため、船の主駆動機（エンジン）にて発生した排ガスが過給機を介して導かれる排ガスエコノマイザーと、該排ガスエコノマイザーにて発生した蒸気から動力を得る蒸気タービンと、該蒸気タービンとともに発電機を駆動するガスタービンと、該発電機の発電量により船内電力を補う補助発電機とを備え、前記主駆動機にて発生した排ガスの一部を前記ガスタービンに供給し該ガスタービンで排出される排ガスの熱量を前記排ガスエコノマイザーへ導く排熱回収システムの制御方法において、
前記排ガスエコノマイザーの熱エネルギ検知信号に基づいて推定若しくは演算された現在蓄熱量Ｑと、　前記補助発電機の運転状態と船内の負荷電力に基づいて該補助発電機の起動時間まで必要電力を維持するのに必要な基準熱量Ｑｍｉｎとを求めた後に、前記現在蓄熱量Ｑと前記該基準熱量Ｑｍｉｎとを比較し、該比較結果に基づいて前記補助発電機の運転状態を停止、待機若しくは駆動運転の何れかから選択することを特徴とする。

ここで排ガスエコノマイザーは船舶特有の装置で例えば船の煙突の中に取り付けられており、例えば煙突の中に密集した熱交換パイプを設置し、その中に水を通し、主駆動機関で仕事が済んだ排気ガスの熱量を熱交換させて、蒸気を発生させたり、水を加熱させたりする装置である。
そして排ガスエコノマイザーの現在蓄熱量Ｑは、「冷却器（図1の符号２０）より排ガスエコノマイザーに注入された冷却水（量，温度）、過給器２２よりの排ガス（量，温度）」の入力エネルギ、エコノマイザーの伝熱効率、エコノマイザーより蒸気として排出される排出蒸気（量，温度）及びエコノマイザーより排ガスとして排気される出口（量，温度）から演算より求められるが、蒸気出口温度Ｔｓ及び／又は排ガス出口温度Ｔｇから排ガス　エコノマイザーの現在蓄熱量Ｑを推定する推定式を用いてもよく、又排ガスエコノマイザーの配管等の金属温度を測定して推定しても良い。
又補助発電機とは、補助発電機本体に、これを駆動するための駆動機（例えばデイーゼルエンジン）が直接若しくは間接的に連結したものを指し、補助発電機の運転状態を停止するとは、駆動機を停止すること、補助発電機の待機とは、駆動機と補助発電機本体との連結を解除する（アイドリング運転）状態を指し、更に補助発電機の駆動運転とは、駆動機と補助発電機本体とが連結されており、駆動機側のエネルギが補助発電機本体側に伝達される状態をさす。
　かかる発明によれば、前記現在蓄熱量Ｑと前記該基準熱量Ｑｍｉｎとを比較し、該比較結果に基づいて、前記排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑが該基準熱量Ｑｍｉｎよりも大きくなるように補助発電機の運転状態を停止、待機若しくは運転の何れかから選択することにより、急激な主駆動機の出力低下が発生しても必要電力を割り込む前に補助発電機を立ち上げることができるため、必要発電量（停電を回避するために保安上必要な船内の最低必要電力量に対応する発電量）を確保出来、船内の停電（ブラックアウト）を回避することができる。
　より具体的には、前記現在蓄熱量Ｑが、前記該基準熱量Ｑｍｉｎより大で更に、前記主駆動機が停止して前記補助発電機の停止状態から発電可能な状態になるまでの時間を確保することができる蓄熱量Ｑｓｔｏｐよりも前記排ガスエコノマイザーに蓄えられている現在熱量Ｑが大きいときに前記補助発電機を停止することを第１の具体例とする（Ｑ≧Ｑｓｔｏｐ＞Ｑｍｉｎ）。
　これにより、船内電力を余剰にすることなく必要発電量を維持することができるため、補助発電機を無駄に運転することを防ぐ。
　また、前記排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑが前記蓄熱量Ｑｓｔｏｐを下回り、且つ前記主駆動機が停止して前記補助発電機の待機状態から発電可能な状態になるまでの時間を確保することができる蓄熱量Ｑｓｔｂｙよりも大きいときに前記補助発電機を待機状態にすることを第２の具体例とする。（Ｑｓｔｏｐ＞Ｑ≧Ｑｓｔｂｙ＞Ｑｍｉｎ）
　このようにして、補助発電機を待機状態にして立ち上がり時間を短くすることができるため、急激な主駆動機の出力低下が発生しても船内の停電を回避することができる。
　また、前記排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑが前記蓄熱量Ｑｓｔｏｐを下回り、且つ前記蓄熱量Ｑｓｔｂｙを下回るときに前記補助発電機を運転させることを第３の具体例とする。
　前記排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑが前記蓄熱量Ｑｓｔｏｐを下回り、且つ前記蓄熱量Ｑｓｔｂｙを下回るときは、補助発電機を直ちに待機状態から運転させ、船内の停電を回避させる。（Ｑｓｔｏｐ＞ｓｔｂｙ≧Ｑ≧Ｑｍｉｎ）
従って本基本発明は、
１．主駆動機が停止（排ガスエネルギの急低減による主発電機の急速出力低減）しても停電を回避するために保安上必要な船内の最低必要電力量に対応する発電量が迅速に得られるように、主駆動機（が急停止する前）の通常運転中に前記補助発電機を運転制御して、排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑが「Ｑｍｉｎ≧Ｑ」にならないようにする事が本発明の要旨である。
この場合において、主駆動機の通常運転中に前記排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑを演算若しくは推定して、その演算若しくは推定したＱが、下記２～４のいずれの状態にあるのかを判断して、
２．（Ｑｓｔｏｐ＞Ｑｓｔｂｙ≧Ｑ≧Ｑｍｉｎ）→駆動運転継続
３．（Ｑｓｔｏｐ＞Ｑ≧Ｑｓｔｂｙ＞Ｑｍｉｎ）→休止運転（アイドル運転）
４．（Ｑ≧Ｑｓｔｏｐ＞Ｑｍｉｎ）→停止運転
のいずれかの運転状態を選択するものである。
　さらに前記基本発明に、前記ガスタービンをバイパスし、該ガスタービンを介さずに前記主駆動機にて発生した排ガスの一部を前記排ガスエコノマイザーに供給させるバイパスラインと、該バイパスラインに配設され排ガスの流量を増減させるバイパス弁とを更に備え、前記排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑが前記基準熱量Ｑｍｉｎよりも大きくなるように該バイパス弁の開度を調整する発明を加えた（第２発明）ことを特徴とする。
　これにより、急激な主駆動機の出力低下が発生しても「排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑ」を増加させて、結果として補助発電機の立ち上がりまで必要電力を維持することができるため、船内の停電を防ぐことができる。
　また、前記主駆動機が停止して前記補助発電機の停止状態から発電可能な状態になるまでの時間を確保することができる蓄熱量Ｑｓｔｏｐよりも前記排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑが大きいときに前記バイパス弁の開度を下げることを第２発明の１の具体例とする。
　これにより、船内電力を余剰にすることなく必要電力を維持することができる。
　また、前記主駆動機が停止して前記補助発電機の停止状態から発電可能な状態になるまでの時間を確保することができる蓄熱量Ｑｓｔｏｐよりも前記排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑが小さいときに前記バイパス弁の開度を上げることを第２発明の２の具体例とする。
　これにより、前記排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑの値を大きくして蒸気タービンでの熱回収を大きくすることができるため、主駆動機を停止させることができる時間が増え、省燃費となる。
　また、これらを好適に実施する装置の発明として、
　船の主駆動機にて発生した排ガスが過給機を介して導かれる排ガスエコノマイザーと、該排ガスエコノマイザーにて発生した蒸気から動力を得る蒸気タービンと、該蒸気タービンとともに発電機を駆動するガスタービンと、該発電機の発電量により船内電力を補う補助発電機とを備え、前記主駆動機にて発生した排ガスの一部を前記ガスタービンに供給し該ガスタービンで排出される排ガスの熱量を前記排ガスエコノマイザーへ導く構成とした排熱回収システムの制御装置において、
前記排ガスエコノマイザーの熱エネルギ検知信号に基づいて推定若しくは演算により現在蓄熱量Ｑを求める手段と
　前記補助発電機の運転状態と船内の負荷電力に基づいて該補助発電機の起動時間まで必要電力を維持するのに必要な基準熱量Ｑｍｉｎを求める手段と、前記排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑが該基準熱量Ｑｍｉｎよりも大きくなるように補助発電機の運転状態を停止、待機若しくは運転の何れかから選択する補助発電機制御手段とを備えたことを特徴とする。
　また、前記排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑが前記基準熱量Ｑｍｉｎよりも大きくなるように該バイパス弁の開度を調整するバイパス弁調整手段を備えたことを特徴とする前記補助発電機制御手段は、前記排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑが前記基準熱量Ｑｍｉｎよりも大きくなるように該バイパス弁の開度を調整するバイパス弁調整手段を備えたことを特徴とする。
　これにより、上記した方法発明と同様に、補助発電機の立ち上がり時間を早くしたり、補助発電機の立ち上がりまで必要電力を維持したりして急激な主駆動機の負荷変化に対して船内の停電を防止することができる。
　本発明によれば、上述したように、船舶はエンジンが急停止しても排ガスエコノマイザーが持っている蓄熱された熱量でしばらく動くため、船内が停電しないように排ガスエコノマイザーの蓄熱量を一定以上に保持することが出来（段落変更）、急激な主駆動機の負荷変化に対して船内の停電を防止することができる排熱回収システムの制御方法及び制御装置を提供できる
本発明の実施例１及び２が適用される、排熱回収システムが組み込まれた船舶の電力系統の構成を示すブロック図である。 排ガスエコノマイザーの蓄熱量と補助発電機のバックアップ時間との関係を示すグラフ図（縦軸：バックアップ時間、横軸：蓄熱量）である。 本発明の実施形態１に係るエンジンの急停止による船内電力の経時変化を示すグラフ図（縦軸：電力、横軸：時間）である。 実施形態１に係る制御ロジック動作を示すフローチャート図である。 本発明の実施形態２に係るエンジンの急停止による船内電力の経時変化を示すグラフ図（縦軸：電力、横軸：時間）である。 実施形態２に係る制御ロジックについてのフローチャート図である。 従来のエンジンの急停止による船内電力の経時変化を示すグラフ図（縦軸：電力、横軸：時間）である。
　以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　まず、本発明の実施例１及び２が適用される、排熱回収システムが組み込まれた船舶の電力系統の構成を示すブロック図である図１を用いて本発明に係る排熱回収システムの構成について説明する。図１で示す排熱回収システムは、船を推進させるエンジン１８と、エンジン１８で起動する軸発電機１６と、エンジン１８の出力によって回転するプロペラ１４と、エンジン１８に供給する空気を圧縮する過給機２２と、過給機２２からの空気を冷却する冷却器２０と、軸発電機１６と発電機６、補助発電機４で補われる船内電力２とで構成される。なお、図示しないが本発明の排熱回収システムは軸発電機１６を設けない構成としても良い。
　また、本発明は、排ガスエコノマイザー２４を備えており、エンジン１８から排出される排ガスを過給機２２若しくはガスタービン１０を介して排ガスエコノマイザー２４へ供給し、該排ガスエコノマイザー２４で発生した蒸気で蒸気タービン８を駆動させ、ガスタービン１０の動力と一緒にあわせて発電機６を回す。
　図１中の破線は蒸気と水のラインであり、蒸気タービン８の後段に設けられる復水器１２で蒸気は水に戻され、この水を冷却器２０の熱やエンジン１８の壁を冷却する熱で温めた後、排ガスエコノマイザー２４へ供給して蒸発させ蒸気を生成する。
又、補助発電機４は、発電機本体にディーゼル内燃機が連結されたバックアップ用ディーゼル発電機（ＤＧ）として機能し、ディーゼル内燃機を停止させる停止運転状態、発電機本体とディーゼル内燃機との連結が解除されてディーゼル内燃機のみが駆動され、発電機本体が回転しない（一般的には低速によるアイドル運転）待機運転状態と、発電機本体とディーゼル内燃機とが連結されて発電を行う駆動運転状態の３種がある。
そして補助発電機４の実駆動運転時には、停電を回避するために保安上必要な船内の最低必要電力量若しくはそれ以上が発電出力される。
３０は前記補助発電機の制御回路で、
　前記補助発電機の運転状態と船内保守に必要な設定電力（以下必要電力という）に基づいて補助発電機の起動時間を設定し、該設定された起動時間の間主発電機を駆動させるに必要な蒸気タービンの駆動蒸気エネルギを得るのに必要な前記排ガスエコノマイザーの基準蓄基準熱量Ｑｍｉｎを求める演算回路３１、前記排ガスエコノマイザーの蒸気出口温度Ｔｓ及び／又は（該エコノマイザーよりの）排ガス出口温度Ｔｇから排ガスエコノマイザー２４の現在蓄熱量Ｑを推定するＱ推定回路３２、前記現在蓄熱量Ｑと前記基準熱量Ｑｍｉｎとを比較する比較器３３、該比較器３３よりの比較結果は判定回路３に送られ、該判定回路３の制御により補助発電機運転制御手段３５とバイパス弁開度制御手段３６により所定の駆動状態を選択する。
補助発電機運転制御手段３５では、主駆動機（が急停止する前）の通常運転中に前記補助発電機を運転制御して、排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑが「Ｑｍｉｎ≧Ｑ」にならないように、前記補助発電機４の運転状態を停止、待機若しくは運転の何れかから選択するとともに、主駆動機関（エンジン１８）の急停止の有無を検知する検知センサ（不図示）をエンジン側に設け、その検知信号に基づいて急停止に切り替わった時点で前記補助発電機を強制起動（実駆動）させるようにしている。
尚、船の主駆動機（エンジン）の排熱から発電して船内の電力を賄っているため、負荷（船内電力需要）が急激に減少すると、発電した電力が余剰になる。そのため、ガスタービンの回転が上昇して損傷する危険がある。そこで上述した発電した電力の余剰防止に関しては、バイパス弁開度制御手段３６は船内電力よりの需要をみて、バイパス弁１１を全開／若しくは開度制御して船の主駆動機（ディーゼルエンジン）の排ガスをバイパスして逃がすとともに、その際に推定された現在蓄熱量ＱをＱｓｔｏｐと比較し図６に示す後記する制御を行う。
　このような排熱回収システムを備える船舶の急激な負荷変化（主駆動機関（エンジン１８）の急停止）に対して船内の停電を防止するために、以下の管理数値を事前に求めて設定しておく。
　　Ｐｍｉｎ　：停電を回避するために保安上必要な船内の最低必要電力量
　　Ｓｓｔｏｐ：補助発電機が停止している状態から発電可能な状態（起動して必要電力Pminに対応する駆動負荷に到達するまでの）になるまでの時間
　　Ｓｓｔｂｙ：補助発電機がアイドリング状態から発電可能な状態（アイドル状態から実駆動して必要電力Pminに対応する駆動負荷に到達するまでの）になるまでの時間
　　Ｑｓｔｏｐ：エンジンが停止してから蒸気タービンの発電量ＰｓがＰｍｉｎを
　　　　　　　　割り込むまでの時間がＳｓｔｏｐ以上確保できる蓄熱量
　　Ｑｓｔｂｙ：エンジンが停止してから蒸気タービンの発電量ＰｓがＰｍｉｎを
　　　　　　　　割り込むまでの時間がＳｓｔｂｙ以上確保できる蓄熱量
　補助発電機をバックアップ用ディーゼル発電機（ＤＧ）とし、縦軸を補助発電機のバックアップ時間、横軸を排ガスエコノマイザーの蓄熱量としたとき、前記管理数値は図２のように示される。図２に示されるようにＳｓｔｏｐ、＞ＳｓｔｂｙはＱｓｔｏｐ＞Ｑｓｔｂｙと比例相関関係にあることが理解される。
実施形態１
　次に、前記管理数値をもとに、実施形態１に係る排熱回収システムの制御方法について図３、４を用いて説明する。本実施形態における排熱回収システムは図１に示すものであるので、その構成についての説明は省略する。
　図３は実施形態１に係るエンジンの急停止による船内電力の経時変化を示す（より具体的には図は主駆動機（主発電機）停止後の船内電力の低減状態を時系列的に示し、図中ＳＴは蒸気タービン回転数に対応する主発電機の発電量変化、ＧＴはガスタービン回転数に対応する主発電機の発電量変化、ＤＧは、バックアップ用ディーゼル発電機（ＤＧの起動発電量変化である。）船内電力は、エンジンの動力による軸発電機と、ガスタービン及び蒸気タービンの動力によって駆動する発電機と、バックアップ用のディーゼル発電機（補助発電機）によって供給されている。ここでは、主エンジンが急停止することによる急激な負荷変化に対する制御方法について述べる。
　図３に示すように、エンジンが急停止するとガスタービン（ＧＴ）、蒸気タービン（ＳＴ）ともに発電量が低下し、船内電力すなわち船内負荷が急激に低下する。また、蒸気タービンは排ガスエコノマイザーの蓄熱量のためにガスタービンよりも低下が遅い。
　よって、本実施形態では、図３の矢印Ｓに示される補助発電機（ＤＧ）の立ち上がり時間を早めるよう制御する。詳しくは、停電を回避するために保安上必要な船内の最低必要電力容量Ｐｍｉｎを割り込む前までに補助発電機を立ち上げるため、排ガスエコノマイザーに蓄えられる蓄熱量Ｑに着目して制御を行う。該蓄熱量Ｑの演算若しくは推定方法は前述している。
　この実施形態１における排熱回収システムの制御方法について図４を用いて説明する。排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量（蓄熱量）をＱとし、補助発電機の起動時間まで必要電力（Ｐｍｉｎ）を維持するのに必要な熱量をＱｍｉｎとする。Ｑｍｉｎは、船内の必要発電量Ｐmin（停電を回避するために保安上必要な船内の最低必要電力量に対応する発電量）と、停止やアイドリングといった補助発電機の運転（待機）種類状態から求められ、補助発電機４が停止しているときはＱｍｉｎ＝Ｑｓｔｏｐであり、アイドリングのときはＱｍｉｎ＝Ｑｓｔｂｙである。（補助発電機は主駆動機関（エンジン１８）が駆動しているときは待機若しくは停止状態にあるが、船内電力の負荷需要が大きい場合は補助的に発電する。）
　まず、ステップＳ１で蒸気温度Ｔｓまたは排ガス出口温度Ｔｇから排ガスエコノマイザーの現在蓄熱量Ｑを推定する。前記蒸気温度Ｔｓと排ガス出口温度Ｔｇは、図１に示すように排ガスエコノマイザー２４の出口側で測定された温度である。なお図示しないが、現在蓄熱量Ｑは排ガスエコノマイザーの配管等の金属温度を測定して推定しても良い。
　ステップＳ２では、ステップＳ１で推定された現在蓄熱量ＱをＱｓｔｏｐと比較し、Ｑ＞Ｑｓｔｏｐを満たすとき、ステップＳ３で補助発電機を停止する。次いで、ステップＳ４で時間をカウントしてからステップＳ１に戻す。
　ステップＳ２でＱ＞Ｑｓｔｏｐを満たさないときは、ステップＳ５でＱとＱｓｔｂｙを比較する。ステップＳ５でＱ＞Ｑｓｔｂｙを満たすとき、ステップＳ６で補助発電機をアイドリング状態にし、ステップＳ４で時間をカウントした後にステップＳ１に戻す。
　また、ステップＳ５でＱ＞Ｑｓｔｂｙを満たさないとき、ステップＳ７で補助発電機を発電運転し、ステップＳ４で時間をカウントした後にステップＳ１に戻す。
　このようにして、Ｑ＞Ｑｍｉｎとなるように補助発電機の運転状態を、停止、スタンバイ、発電運転と変化させることにより、急停止などのような急激なエンジン出力低下が発生しても補助発電機の立ち上がり時間が短くなり、図３のように必要電力Ｐｍｉｎを割り込む前に補助発電機が立ち上がり、船内の停電を回避することができる。
実施形態２
　次に、実施形態２に係る排熱回収システムの制御方法について図５、６を用いて説明する。本実施形態における排熱回収システムは図１に示すものであるので、実施形態１と同様にその構成についての説明は省略する。
船の主駆動機（エンジン）の排熱から発電して船内の電力を賄っているため、負荷（船内電力需要）が急激に減少すると、発電した電力が余剰になる。そのため、ガスタービンの回転が上昇して損傷する危険がある。そこで上述した発電した電力の余剰防止に関しては、バイパス弁開度制御手段３６は船内電力よりの需要をみて、バイパス弁１１を全開／若しくは開度制御して船の主駆動機（ディーゼルエンジン）の排ガスをバイパスして逃がしている。
その状態で前記排ガスエコノマイザー１１の推定された現在蓄熱量ＱをＱｓｔｏｐと比較し図６に示す後記する制御を行う。
　図５はエンジンの急停止による船内電力の経時変化を示す。（実施形態１と同様に主駆動機（主発電機）停止後の船内電力の低減状態を時系列的に示し、図中ＳＴは蒸気タービン回転数に対応する主発電機の発電量変化、ＧＴはガスタービン回転数に対応する主発電機の発電量変化、ＤＧは、バックアップ用ディーゼル発電機（ＤＧの起動発電量変化である。）、蒸気タービンは排ガスエコノマイザーの蓄熱量のためにガスタービンよりも低下が遅い。よって、本実施形態では、図５の矢印Ｓに示される補助発電機の立ち上がり時間まで必要電力Ｐｍｉｎが維持されるように制御を行う。
　この実施形態２における排熱回収システムの制御方法について図６を用いて説明する。実施形態１と同様に、排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量（蓄熱量）をＱとし、補助発電機の起動時間まで必要電力Ｐｍｉｎを維持するのに必要な熱量をＱｍｉｎとする。Ｑｍｉｎは、船内の電力負荷と、停止やアイドリングといった補助発電機の待機状態から求められ、補助発電機が停止しているときはＱｍｉｎ＝Ｑｓｔｏｐであり、アイドリングのときはＱｍｉｎ＝Ｑｓｔｂｙである。
　まず、ステップＳ１１で蒸気温度Ｔｓまたは排ガス出口温度Ｔｇから排ガスエコノマイザーの現在蓄熱量Ｑを推定する。
　ステップＳ１２では、ステップＳ１１で推定された現在蓄熱量ＱをＱｓｔｏｐと比較し、Ｑ＞Ｑｓｔｏｐを満たすとき、ステップＳ１３でバイパス弁開度を下げる。バイパス弁とは、図１に示すガスタービンバイパス弁１１であり、エンジン１８から排出される排ガスがガスタービン１０を介さずに排ガスエコノマイザー２４へ供給されるために設けられたバイパス弁である。
　次いで、ステップＳ１４で補助発電機を停止し、ステップＳ１５で時間をカウントしてからステップＳ１１に戻す。
　ステップＳ１２でＱ＞Ｑｓｔｏｐを満たさないときは、ステップＳ１６でＱとＱｓｔｂｙを比較する。ステップＳ１６で（Ｑｓｔｏｐ＞）Ｑ＞Ｑｓｔｂｙを満たすとき、ステップＳ１７でガスタービンバイパス弁１１が全開か否かを判定する。ガスタービンバイパス弁１１が全開の場合、ステップＳ１８で補助発電機をアイドリング状態にし、ステップＳ１５で時間Ｓｓｔｂｙをカウントした後にステップＳ１１に戻して必要発電量Ｐminに到達させる。。
　また、ステップＳ１６でＱ＞Ｑｓｔｂｙを満たさないときも、ステップＳ１９でガスタービンバイパス弁１１が全開か否かを判定する。ガスタービンバイパス弁１１が全開の場合、ステップＳ２０で補助発電機を駆動（バックアップ用デイーゼルエンジンを駆動して且つ発電機本体と連結させて）発電状態にし、ステップＳ１５で時間Ｓｓｔｏｐをカウントした後にステップＳ１１に戻して必要発電量Ｐminに到達させる。
　一方、ステップＳ１７とステップＳ１９でガスタービンバイパス弁１１が全開でない場合は、ステップＳ２１でバイパス弁開度を上げ、ステップＳ１５で時間をカウントした後にステップＳ１１に戻して必要発電量Ｐminに到達させる。
　このようにして、Ｑ＞Ｑｍｉｎとなるように補助発電機の運転状態を、停止、スタンバイ、発電運転と変化させる。また排ガスエコノマイザーの現在蓄熱量ＱをＱｓｔｏｐより大きくするために、ガスタービンバイパス弁の開度を開いて蒸気タービンでの熱回収を大きくし、ガスタービンと蒸気タービンの発電量にしめる蒸気タービンの割合を大きくする。
　よって、図５のように補助発電機の立ち上がりまでの必要電力を維持することができ、船内の停電を回避することができる。また、補助発電機を停止させることができる時間が増えるため、省燃費になる。
　なお、実施形態１、実施形態２ともに船内負荷が急減する場合は船内電力の余剰が発生するため、ガスタービン入口弁１３（図１参照）の開度を制御してガスタービン出力を抑えたり、余剰電力分を捨てたりすることで回転数を低減し、タービントリップを防止する。
　本発明によれば、急激な主駆動機の負荷変化に対して船内の停電を防止することができるので排熱回収システムの制御方法及び制御装置への適用に際して有益である。

Claims (9)

  1. 　船の主駆動機（エンジン）にて発生した排ガスが過給機を介して導かれる排ガスエコノマイザーと、該排ガスエコノマイザーにて発生した蒸気から動力を得る蒸気タービンと、該蒸気タービンとともに発電機を駆動するガスタービンと、該発電機の発電量により船内電力を補う補助発電機とを備え、前記主駆動機にて発生した排ガスの一部を前記ガスタービンに供給し該ガスタービンで排出される排ガスの熱量を前記排ガスエコノマイザーへ導く排熱回収システムの制御方法において、
    前記排ガスエコノマイザーの熱エネルギ検知信号に基づいて推定若しくは演算された現在蓄熱量Ｑと、　前記補助発電機の運転状態と船内の負荷電力に基づいて該補助発電機の起動時間まで必要電力を維持するのに必要な基準熱量Ｑｍｉｎとを求めた後に、前記現在蓄熱量Ｑと前記該基準熱量Ｑｍｉｎとを比較し、該比較結果に基づいて前記補助発電機の運転状態を停止、待機若しくは駆動運転の何れかから選択することを特徴とする排熱回収システムの制御方法。
  2. 　前記主駆動機が停止して前記補助発電機の停止状態から発電可能な状態になるまでの時間を確保することができる蓄熱量Ｑｓｔｏｐよりも前記排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑが大きいときに前記補助発電機を停止することを特徴とする請求項１記載の排熱回収システムの制御方法。
  3. 　前記排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑが前記蓄熱量Ｑｓｔｏｐを下回り、且つ前記主駆動機が停止して前記補助発電機の待機状態から発電可能な状態になるまでの時間を確保することができる蓄熱量Ｑｓｔｂｙよりも大きいときに前記補助発電機を待機状態にすることを特徴とする請求項２記載の排熱回収システムの制御方法。
  4. 　前記排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑが前記蓄熱量Ｑｓｔｏｐを下回り、且つ前記蓄熱量Ｑｓｔｂｙを下回るときに前記補助発電機を運転させることを特徴とする請求項３記載の排熱回収システムの制御方法。
  5. 　前記ガスタービンをバイパスし、該ガスタービンを介さずに前記主駆動機にて発生した排ガスの一部を前記排ガスエコノマイザーに供給させるバイパスラインと、該バイパスラインに配設され排ガスの流量を増減させるバイパス弁とを備え、
    　前記排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑが前記基準熱量Ｑｍｉｎよりも大きくなるように該バイパス弁の開度を調整することを特徴とする請求項１記載の排熱回収システムの制御方法。
  6. 　前記主駆動機が停止して前記補助発電機の停止状態から発電可能な状態になるまでの時間を確保することができる蓄熱量Ｑｓｔｏｐよりも前記排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑが大きいときに前記バイパス弁の開度を下げることを特徴とする請求項５記載の排熱回収システムの制御方法。
  7. 　前記主駆動機が停止して前記補助発電機の停止状態から発電可能な状態になるまでの時間を確保することができる蓄熱量Ｑｓｔｏｐよりも前記排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑが小さいときに前記バイパス弁の開度を上げることを特徴とする請求項５記載の排熱回収システムの制御方法。
  8. 　船の主駆動機にて発生した排ガスが過給機を介して導かれる排ガスエコノマイザーと、該排ガスエコノマイザーにて発生した蒸気から動力を得る蒸気タービンと、該蒸気タービンとともに発電機を駆動するガスタービンと、該発電機の発電量により船内電力を補う補助発電機とを備え、前記主駆動機にて発生した排ガスの一部を前記ガスタービンに供給し該ガスタービンで排出される排ガスの熱量を前記排ガスエコノマイザーへ導く構成とした排熱回収システムの制御装置において、
    前記排ガスエコノマイザーの熱エネルギ検知信号に基づいて推定若しくは演算により現在蓄熱量Ｑを求める手段と
    　前記補助発電機の運転状態と船内の負荷電力に基づいて該補助発電機の起動時間まで必要電力を維持するのに必要な基準熱量Ｑｍｉｎを求める手段と、前記排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑが該基準熱量Ｑｍｉｎよりも大きくなるように補助発電機の運転状態を停止、待機若しくは運転の何れかから選択する補助発電機制御手段とを備えたことを特徴とする排熱回収システムの制御装置。
  9. 　前記ガスタービンをバイパスし、該ガスタービンを介さずに前記主駆動機にて発生した排ガスの一部を前記排ガスエコノマイザーに供給させるバイパスラインと、該バイパスラインに配設され排ガスの流量を増減させるバイパス弁とを備え、
    　前記排ガスエコノマイザーに蓄えられる熱量Ｑが前記基準熱量Ｑｍｉｎよりも大きくなるように該バイパス弁の開度を調整するバイパス弁調整手段を備えたことを特徴とする請求項８記載の排熱回収システムの制御装置。
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